Champs électriques

Le champ électrique est fondamental pour comprendre les interactions électricité et frais de charge et est étroitement liée aux importantes quantités telles que de potentiel électrique.

N’importe quel objet chargé génère un champ électrique. L’amplitude du champ dépend de la quantité de charge sur l’objet et la distance de l’objet où le champ est mesuré. Ces champs exercent également une force sur d’autres frais à proximité ou matières causant des phénomènes intéressants.

Dans cette vidéo, tout d’abord nous reviendrons sur les concepts de base liés aux champs électriques, et ensuite Nous illustrerons une expérience qui aide dans l’étude des champs électriques et les forces qui ont une incidence de frais et matériaux dans un champ. Enfin, nous allons voir quelques applications qui utilisent des champs électriques à leur avantage.

Tel que mentionné précédemment, un objet chargé produit un champ électrique dans l’espace environnant. Selon la Loi de Gauss, l’amplitude du champ électrique est linéairement proportionnelle à la charge de la source « Q » et inversement proportionnelle au carré de la distance « r » de la charge de la source ; et 'k' est la constant de la Coulomb. Ainsi, doublant le nombre de résultats de charge source en double l’intensité de champ. Considérant que doubler la mesure distance réduit l’intensité de champ en quatre fois.

Le champ électrique produit par un objet chargé peut être visualisé à l’aide de lignes fictives dites « champ électrique ». Ces lignes sont un ensemble de flèches tirées pour aider à visualiser l’ampleur et la direction du champ. En règle générale, les lignes de champ sont dirigés loin une charge positive source et vers une charge source négative.

Le nombre total de lignes de champ produit par un objet chargé représente le montant de la taxe, tandis que la densité des lignes à un endroit particulier dans le domaine désigne l’ampleur à cet endroit. Par conséquent, les lignes sont étroitement emballés près d’une sphère chargée, alors qu’ils sont plus propagation dehors à une plus grande distance de la source.

La direction du champ électrique de moyennant des frais source inconnue est déterminée en plaçant une charge d’essai à proximité de la charge de la source et en observant si la charge d’essai est attirée vers ou repoussée loin de la charge de la source.

L’intensité de cette force « F » est donnée par la Loi de Coulomb, qui stipule que la force est linéairement proportionnelle à l’intensité du champ électrique et le montant des frais sur les frais de test. Direction : si le test est positif, la direction de la force sur la charge d’essai est identique à celle du champ électrique. Toutefois, si le test est négatif, le sens de force est opposée à celle du champ électrique de la charge de la source.

Les champs électriques peuvent également produire une différence de potentiel électrique, ou une chute de tension, le long de la direction du champ. Ce phénomène est traitée en détail dans la vidéo électrique potentielle de cette collection. À l’inverse, il est important de noter que les champs électriques sont également générés par l’application de différentes tensions de deux conducteurs séparés. Dans ce cas, la direction du champ pointe de tension plus élevée vers la basse tension.

En plus des objets chargés, champs électriques affectent également les matériaux qui sont la charge neutre, comme le fil de cuivre. Tous les matériaux neutres sont constituées d’une quantité énorme et égale des charges positives et négatives. Champs électriques donc exercer une force sur chacune de ces charges ; ce qui entraîne un déplacement des grandes collections de charge dans le matériel. Cela peut se traduire par une séparation efficace des charges positives et négatives et est connu comme la « polarisation ».

Dans la section suivante, nous allons voir comment faire pour visualiser les lignes de champ du champ électrique généré par l’application de tensions à deux configurations différentes électrodes. Et dans la section suivante que nous allons voir l’effet des forces électriques et le phénomène de polarisation à l’aide de papier, un soda, une tige acrylique et fourrure peuvent.

La manifestation compose d’un générateur électrostatique, tel qu’un ordinateur de poche Genecon statique ou un générateur van der Graff, une paire d’électrodes disposées dans une configuration de cercle concentrique, une paire d’électrodes disposées parallèlement au mutuellement et une boîte de Pétri ou réservoir d’observation.

Le réservoir de l’observation est rempli d’une huile visqueuse, comme l’huile de ricin et environ la moitié d’un gramme de poudre polarisable, tels que les graines de semoule.

Charger le réservoir d’observation rempli avec l’émulsion d’huile et la poudre dans son support. Ensuite, monter la plaque avec la configuration d’électrode parallèle au support. À l’aide de câbles, connecter les électrodes sur les bornes positives et négatives du générateur électrostatique.

Tournez que la manivelle de la génératrice au moins 5 complète transforme ce qui crée une différence de potentiel entre les deux conducteurs et établir un champ électrique. Puisque la poudre ajoutée est polarisable, les grains de poudre commence lentement à s’aligner avec les lignes de champ électrique.

Ensuite, afin de neutraliser les charges, court directement les bornes positives et négative en connectant un câble entre les bornes. Après avoir attendu quelques secondes pour l’accusation de se dissiper, débranchez le câble de court-circuitage des bornes. Puis, démonter la plaque électrode du support.

Maintenant, montez la plaque avec la configuration d’électrode de cercle concentrique au support. Mélanger l’huile et la poudre polarisable dans le réservoir de l’observation par laminage avec soin la mise en place.

Allumez le générateur et il manivelle au moins 5 tours complets pour créer un champ électrique entre les anneaux de deux conducteurs. La poudre entre les anneaux se formera rayonnant des lignes qui indiquent que les lignes de champ électrique dans cette région sont semblables aux lignes de champ électrique d’une charge ponctuelle située au centre des anneaux. En revanche, la poudre dans le cercle intérieur ne possède aucun alignement discernable, indiquant qu’aucun champ électrique sensible n’existe dans cette région.

Maintenant nous allons discuter une expérience qui montre le champ électrique et polarisation des forces. Les thèmes communs utilisés dans cette démonstration sont un bidon vide de soude, une tige acrylique, un morceau de fourrure assez grand pour envelopper la tige et une bande d’un document.

Place le vide de la soude peut de son côté donc il peut rouler librement. Enroulez le morceau de fourrure autour de la tige et frottez-la de bout en bout au moins 10 fois. En frottant la tige, vous êtes physiquement transfert des électrons de la fourrure sur la tige et faire la tige chargée négativement ce qui lui permet de générer le champ électrique nécessaire pour induire une polarisation.

Rapprocher la tige chargée le bidon vide de soude et observer la force d’attraction sur la boîte comme il commence à rouler vers la tige. C’est parce que le champ électrique de la tige induit une polarisation sur la boîte de soda. Charges en face sous signe à celles de la tige sont rapprochés de la tige, tandis que les charges de même signe sont poussés hors de la tige. Cela se traduit par la tige exerçant des forces attractives et répulsives sur la boîte. Puisque les charges opposées sont plus proches de la tige, ces expérience une force plus forte, ce qui produit une force d’attraction nette vers la tige.

Ensuite, mettre la tige chargée à proximité de la bande de papier et d’observer le papier plier vers la tige. Le comportement attrayant est le résultat de l’effet de polarisation provoquée même qui a causé la soude peut pour rouler vers la tige. Fait intéressant, malgré un poids beaucoup plus faible que le bidon de soude, le mouvement général du livre est relativement faible. Cela est dû à la nature isolante du papier par rapport à la nature conductrice de la boîte, ce qui conduit à une beaucoup plus faible polarisation.

Les champs électriques sont très répandus, puisqu’elles existent partout où il sont chargés des objets ou des différences de tension.

Électricité, ou courant électrique, est le résultat des champs de force électriques en poussant par l’intermédiaire de fils très conducteurs. Sur une grande échelle, il s’agit de l’acheminement de l’électricité provenant des centrales électriques pour bâtiments résidentiels et commerciaux. Sur une plus petite échelle, le passage du courant électrique dans un circuit est fondamental pour le fonctionnement de tout dispositif électronique, par exemple une LED, une ampoule, un ventilateur ou un ordinateur.

Spectrometery masse utilise les champs électriques pour déterminer la composition chimique d’un échantillon. Dans cet équipement, tout d’abord les molécules ionisées sont générés par l’application de forces importantes, comme un faisceau d’électrons, le plasma ou les lasers. Ces chargées de molécules sont ensuite passées dans une série de champs électriques alternatifs. Le champ exerce une force électrique sur les molécules, qui modifie leur trajectoire, conduisant à la séparation effective.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE aux champs électriques. Vous devez maintenant comprendre les principes qui régissent la grandeur et la direction des champs électriques, comment faire pour visualiser les lignes de champ électrique et comment la polarisation peut être induite par un champ électrique. Merci de regarder !